Ein Team von Forschern der Drexel University und der University of Pennsylvania führte kürzlich einen kognitiven Switch-Test durch und kam zu dem Schluss, dass einige Gehirne eher dazu neigen, den Fokus schnell zu wechseln.

Die Studie ist veröffentlicht in Natur Menschliches Verhalten.

Unter der Leitung von John MedagliaAls Assistenzprofessor für Psychologie am Drexel College of Arts and Sciences testeten die Forscher die kognitive Flexibilität von 30-Teilnehmern, während sie ihre Gehirnaktivität mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) maßen.

Kognitive Flexibilität ist "die mentale Fähigkeit, zwischen dem Nachdenken über zwei verschiedene Konzepte und dem gleichzeitigen Nachdenken über mehrere Konzepte zu wechseln."

Es ist eine der exekutiven Funktionen und eine Fähigkeit, die bei „praktisch jedem komplexen Verhalten, das wir ausführen - von der mentalen Arithmetik bis zum Autofahren“ eine Rolle spielt, so a Pressemitteilung zitiert Medaglia.

In der Studie, bei der alle zwei Sekunden eine andere Form vor den Teilnehmern aufblitzte, wurden sie gebeten, die größere oder globale Form zu identifizieren, wenn das Bild grün war, und die kleinere oder lokale Form zu identifizieren, wenn das Bild war Weiß.

„Wie schnell die Menschen diesen Übergang schaffen können - vom globalen zum lokalen -, sind die Umstellungskosten, und das ist unser Maß an Flexibilität“, sagte Medaglia in einer Erklärung. „Für manche Menschen ist das eine sehr aufregende und mühsame Aufgabe. Selbst wenn Sie die Regeln sehr gut gelernt haben, ist es schwierig, die richtige Entscheidung zu treffen, wenn die Dinge schnell gehen. “

Um die potenzielle Grundlage für kognitive Flexibilität aufzudecken, verwendeten die Forscher eine Kombination aus menschlichen Verhaltensmaßen, der Struktur und Funktion des Gehirns und dem mathematischen System der Graphensignalverarbeitung (GSP), um Signale auf Graphen zu analysieren.

"Unser Verhalten wird sowohl von der Art und Weise bestimmt, wie das Gehirn strukturiert ist, als auch von der Art und Weise, wie es dynamisch ist oder sich im Laufe der Zeit ändert", sagte Medaglia in einer Erklärung. "Wir wollten einen Weg finden, beide Dinge gleichzeitig zu studieren."

Das Team hat den GSP - Ansatz gewählt, da GSP eine Spezialität von Alejandro Ribeiro, außerordentlicher Professor für Elektrotechnik und Systemtechnik an der University of Pennsylvania, und Weiyu HuangDoktorand am Institut für Elektrotechnik und Systemtechnik an der Universität von Pennsylvania, laut Medaglia.

"In Gesprächen mit Weiyu stellten wir fest, dass es viele potenzielle Möglichkeiten gibt, GSP zu nutzen, um das eindeutige Problem der kognitionsrelevanten Darstellung von Gehirnstruktur und -funktion zu lösen", sagte Medaglia. „Als wir realisierten, dass wir die gemessene Gehirnfunktion zusätzlich zur Anatomie darstellen können, spekulierten wir, dass die Idee, Signale an der Anatomie auszurichten, ein Maß für die kognitive Flexibilität sein könnte, und machten uns an die Arbeit.“

Er schreibt Huang zu, „die Hauptlast der Analysen“ zu tragen.

Während der Studie stellten die Forscher fest, dass „das APS es uns ermöglichen könnte zu sehen, ob die Art und Weise, wie die Anatomie des menschlichen Netzwerks - die Wege, die Gehirnregionen verbinden - funktionelle Signale organisiert, die mit fMRT gemessen werden“, sagte er.

Die Forscher "dachten, dass das Ausmaß, in dem sich diese Gehirnsignale ausrichten, mit der kognitiven Flexibilität zusammenhängt", fuhr er fort.

Sie fanden heraus, dass die „Schaltgeschwindigkeit“ abhängig von der Ausrichtung der Gehirnsignale variiert.

"Es stellt sich heraus, dass die Menschen schneller wechseln, wenn die Signale, die am stärksten von der Anatomie abweichen, aufeinander abgestimmt sind", sagte Medaglia. "Das GSP gab uns ein Fenster, in dem wir untersuchen konnten, ob Anatomie und Funktion zusammenpassen, um diese mentale Funktion zu unterstützen, und wir fanden Beweise dafür."

Die Teams glauben, dass diese Studie der Schlüssel für zukünftige Forschung ist.

"Diese Studie ist möglicherweise sehr wichtig, da sie zeigt, dass wir Maßnahmen zur Zusammenarbeit zwischen Gehirnanatomie und -funktion finden können, die uns über die Wahrnehmung informieren", sagte Medaglia. „Es stellt sich heraus, dass es wirklich schwierig ist, eine Maßnahme zu finden, die sowohl einfach als auch in der angewandten Neurowissenschaft klar interpretiert werden kann. Da wir uns bei fast jeder komplexen Aufgabe auf unsere kognitive Flexibilität verlassen, ist es sehr wichtig, dass wir versuchen, moderne Bildgebung und ausgefeilte, aber elegante mathematische Ansätze zu verwenden, um herauszufinden, wie der Prozess im Gehirn funktioniert. “

Was kommt als nächstes?

Die Forscher hoffen, dass der neue Ansatz als Grundlage für weitere Studien dienen könnte.

"Weiyu und Alejandro untersuchen die Verwendung dieser Ansätze im Gehirn allgemeiner." Medaglia sagte. "Ich hoffe, dass der spezifische Ansatz, den wir hier verwendet haben, in anderen Studien validiert und als potenzielles Ziel für Interventionen getestet werden kann, beispielsweise für die Hirnstimulationstechniken, die wir in unserem Labor oder in der Pharmakologie verwenden."